Materiais betuminosos

Transcrição

1 Materiais e Processos Construtivos Materiais betuminosos Frank Cabral de Freitas Amaral 1º º Ten.-Eng.º Instrutor Maio /

2 Programação /mai 11/mai 15/mai 18/mai 22/mai 25/mai 25/mai (tarde) 1/jun 7/jun (8:00 10:00) 8/jun 12/jun 15/jun 19/jun 22/jun* 26/jun* 29/jun 3 a 14/jul MATERIAIS CERÂMICOS MATERIAIS BETUMINOSOS - MATERIAIS BETUMINOSOS MATERIAIS BETUMINOSOS POLÍMEROS TINTAS E VERNIZES FIBRAS MADEIRA VIDROS METAIS FERIADO PROVA 2º BIMESTRE? DISCUSSÃO DO CURSO - EXAME 29/mai (manhã) SEMINÁRIOS ( 4 AULAS ) 2

3 Betume Mistura de hidrocarbonetos de consistência sólida, líquida ou gasosa, de origem natural ou pirogênica, completamente solúvel em bissulfeto de carbono, frequentemente acompanhado de seus derivados não metálicos. 3

4 Características fundamentais Aglomerantes (ligantes) Hidrófugos Vantagem: impermeabilização Desvantagem: agregados secos (aderência) Sensíveis à temperatura (viscosidade) Vantagem: facilidade de emprego Desvantagem: comportamento sazonal Insensíveis a variações higrométricas Quimicamente inertes Proteção contra a cal: alumínio, zinco e chumbo Boa durabilidade Relativamente baratos 4

5 Classificação 5

6 Histórico 6

7 Asfaltos Constituídos principalmente por betumes; Consistência sólida ou semi-sólida à temp. ambiente; Cor preta ou parda escura; Cheiro de óleo queimado; Massa específica ~ 1 Kg/dm 3 (d 1); Fundem gradualmente pela ação do calor. 7

8 Rochas asfálticas Rochas sedimentares calcárias ou areníticas impregnadas com 10 a 30% de asfalto (folhetos pirobetuminosos). 8

9 Asfaltos naturais ou nativos 9

10 Asfaltos de petróleo FORMAS DE OBTENÇÃO: Como produto principal, à partir de crus selecionados; Como subproduto residual da obtenção de produtos leves (solventes e óleos combustível). 10

11 Asfaltos oxidados 11

12 Asfaltos diluídos ou cut-backs DILUENTES Gasolina Querosene Óleo diesel A.D. Cura rápida Cura média Cura lenta DESIGNAÇÃO ADR (asfalto diluído rápido) ADM (asfalto diluído médio) ADL (asfalto diluído lento) 12

13 Emulsões asfálticas EMULSÃO de quebra rápida de quebra média de quebra lenta TEMPO 40 min. 2 h. 4 h. DESIGNAÇÃO RR ou RS (rapid setting) RM ou MS (medium setting) RL ou SS (slow setting) 13

14 Emulsões asfálticas Tipos Aniônica (mais antiga) fase aquosa básica, carga elétrica dos glóbulos negativa, emulsionante constituído por oleato de sódio ou resinato de potássio Catiônica (mais usuda hoje) fase aquosa ácida, carga elétrica dos glóbulos positiva, emulsionante constituído por sal de amina ou poliamina graxa Vantagens: Logística mais simples equipamentos, manipulação e aplicação Sem risco de incêndio por superaquecimento do ligante 14

15 Alcatrões carvão mineral 15

16 Alcatrões - obtenção Alcatrão bruto: Subproduto do processo de coqueifação siderúrgico Subproduto dos gases da hulha, nos processos de obtenção de gás Alcatrão gasoso Condensação Óleos leves, óleos médios, óleos pesados, alcatrão de destilação e piche Alcatrão bruto Redestilação 16

17 Misturas 15 a 20% de alcatrão ao asfalto: melhor aderência com agregados, além disso, risco de floculação 20 a 30% de asfalto ao alcatrão: maior viscosidade, menor suscetibilidade ao envelhecimento Não misturar emulsões aniônicas com catiônicas (risco de ruptura) 17

18 Filler Pó mineral de grande finura calcário, pó de pedra, carvão, cinzas volantes, pó de rochas asfálticas, cimento... Adição de 15 a 40% Vantagens: aumento de viscosidade menor sensibilidade à temperatura absorção de constituintes oleosos Adição preferencial aos alcatrões mais densos, facilitam a homogeneização 18

19 Propriedades DENSIDADE: 0,9 a 1,4 Kg/dm 3 Permite avaliar o teor de impurezas do material, controlar a uniformidade de propriedades atenção para a temperatura! DUREZA PENETRAÇÃO: Propriedade que caracteriza os materiais betuminosos Ensaio de penetração de uma agulha padrão; condições padronizadas de carga, temperatura e tempo de penetração 25ºC 100g 5 seg 0º C 200g 60 seg 46,1ºC 50g 5 seg 19

20 Propriedades VISCOSIDADE: Resistência à deformação, de um fluido, sob ação de uma força Determina a consistência ou fluidez dos materiais betuminosos fluidos: os diluídos ou emulsionados Utiliza-se viscosímetro Saybolt Furol (Fuel Road Oils) Determinação de tempo, em segundos, para que 60 cm 3 do produto escoem por um orifício, para um frasco graduado 20

21 Propriedades PONTO DE AMOLECIMENTO: Ponto onde o produto amolece ou fluidifica Ensaio de anel e bola É a temperatura precisa em que uma esfera metálica atravessa um anel metálico cheio com o material betuminoso até atingir o fundo do recipiente Importante quando da aplicação Informa também a sensibilidade do material à temperatura 21

22 Propriedades DUCTILIDADE: Capacidade do material se alongar sem se romper; ALTA ONDULAÇÕES NOS PAVIMENTOS DEVIDO AO TRÁFEGO DUCTILIDADE BAIXA FISSURAS QUANDO SOFRE BAIXA VARIAÇÕES DE TEMPERATURA Distância em cm que um corpo de prova se distende antes da ruptura Material imerso em água a 25ºC com velocidade de tração de 5 cm/min 22

23 Propriedades PONTO DE FULGOR: Temperatura na qual, aquecendo-se os vapores, o material se inflama temporariamente quando em contato com uma pequena chama Representa a temperatura crítica acima da qual devem ser tomados cuidados especiais durante o aquecimento e manipulação EVAPORAÇÃO: EVAPORAÇÃO PERDA DOS COMPONENTES VOLÁTEIS Circulação: mais lenta quanto maior a viscosidade GRADIENTE DE VISCOSIDADE CROSTA SUPERFICIAL 23

24 Propriedades BETUME TOTAL: Betume é a parte do asfalto solúvel no bissulfeto de carbono TEOR DE LIGANTES ATIVOS TETRACLORETO DE CARBONO COMPOSIÇÃO (asfaltos): Carbóides: insolúveis em CS 2 ; Carbenos: solúveis em CS 2 e insolúveis em CCl 4 ; Asfaltenos: solúveis nos dois e insolúveis em éter; Maltenos: solúveis em todos os solventes. Carbóides e carbenos: teor reduzido >2%: redução na ductilidade e adesividade Asfaltenos e maltenos: comandam as propriedades dos asfaltos 24

25 Propriedades DESTILAÇÃO: TEOR DE ÁGUA E CINZAS (asfalto diluído) Determinar a quantidade e os tipos de resíduos asfálticos que contêm os asfaltos diluídos. CINZAS: porcentagem de material mineral ÁGUA: quantidade de água incorporada ao material DESEMULSIBILIDADE: (emulsões asfálticas) Indica a velocidade relativa com que os glóbulos coloidais do asfalto unir-se-ão entre si (a emulsão romperá), quando se estender a emulsão em película delgada sobre o solo ou sobre os agregados RUPTURA RÁPIDA RUPTURA LENTA Solução de Cloreto de cálcio Mistura com cimento 25

26 Propriedades 26

27 Propriedades 27

28 28

29 Durabilidade 29

30 Durabilidade 30

31 Durabilidade 31

32 Durabilidade 32

33 Utilização 33